Hvad er selektivitet for automatiske afbrydere + principper for beregning af selektivitet

Selektivitet af afbrydere er et nøglepunkt for at sikre pålidelig drift af det elektriske kredsløb. Denne funktion hjælper med at forebygge nødsituationer og øger sikkerheden.

I tilfælde af overbelastning eller kortslutning aktiveres beskyttelsen kun for den beskadigede linje, mens resten af installationen forbliver i drift. Hvorfor det sker, vil vi detaljeret gennemgå i denne artikel, se på hovedopgaverne for selektiv beskyttelse, tilslutningsdiagrammer og deres funktioner.

Vi vil også fokusere på beregning af selektivitet og regler for oprettelse af et kort, med illustrative diagrammer, tabeller og fotos. Og vi vil supplere artiklen med detaljerede forklaringer i videoklip.

Betydning og hovedopgaver for selektiv beskyttelse

Sikker drift og stabil ydeevne af elektriske installationer er de opgaver, der er pålagt selektiv beskyttelse. Den beregner øjeblikkeligt og afskærer den beskadigede zone uden at afbryde strømforsyningen til de fungerende sektioner. Selektivitet reducerer belastningen på installationen og mindsker konsekvenserne af kortslutning.

Med velfungerende afbrydere opfyldes kravene til uafbrudt strømforsyning og dermed produktionsprocessen maksimalt.

Hvis afbryderudstyret, der åbner kredsløbet, viser sig at være defekt på grund af kortslutning, vil forbrugerne takket være selektivitet få normal strømforsyning.

Reglen om, at strømmen gennem alle fordelingsafbrydere installeret efter hovedafbryderen er mindre end den angivne strøm for hovedafbryderen, er grundlaget for selektiv beskyttelse.

Tilsammen kan disse nominelle værdier være større, men hver enkelt skal mindst være ét trin lavere end hovedafbryderen. Hvis der for eksempel er installeret en 50-ampere afbryder ved indgangen, installeres den næste afbryder med en mærkestrøm på 40 A.

En afbryder består af følgende elementer: håndtag (1), skrueklemmer (2), bevægelige og faste kontakter (3, 4), bimetallisk plade (5), justeringsskrue (6), solenoid (7), lysbueskærm (8), lås (9)

Ved hjælp af håndtaget tændes og slukkes der for strømmen til klemmerne. Klemmerne tilføres og fastgøres kontakterne. Den bevægelige kontakt med fjedre tjener til hurtig åbning, og kredsløbets forbindelse til den sker via den faste kontakt.

Udløsning, i tilfælde af at strømmen overskrider sin tærskelværdi, sker på grund af opvarmning og bøjning af den bimetalliske plade samt solenoiden.

Udløsningsstrømmene indstilles ved hjælp af justeringsskruen. For at forhindre dannelse af en elektrisk lysbue under åbning af kontakterne er der indført et element i kredsløbet, kaldet lysbueskærm. Til fastgørelse af afbryderens kabinet findes der en lås.

Selektivitet, som en egenskab ved relæbeskyttelse, er evnen til at opdage en defekt systemknude og afskære den fra den aktive del af energisystemet.

Her vises et diagram over tavlen, der tydeligt viser, hvordan belastningen fordeles i lejligheden. Før installation af en afbryder skal man foretage en beregning af den samlede effekt af det udstyr, der vil blive tilsluttet den.

Afbryderes selektivitet er deres egenskab til at arbejde efter tur. Hvis dette princip overtrædes, vil både afbrydere og elektriske ledninger blive varme.

Som resultat kan der opstå kortslutning på linjen, overbrænding af smeltesikringer, isolering. Alt dette vil føre til fejl på elektriske apparater og brand.

Lad os antage, at der opstår en nødsituation på en lang elledning. Ifølge selektivitetens hovedregel udløses først den afbryder, der er tættest på fejlstedet.

Hvis der i en almindelig lejlighed opstår en kortslutning i en stikkontakt, skal linjebeskyttelsen, som denne stikkontakt er en del af, udløses i tavlen. Hvis dette ikke sker, er det turen for afbryderen i tavlen, og først derefter den indgående afbryder.

Absolut og relativ selektivitet af beskyttelse

Begrebet selektivitet er defineret i GOST IEC 60947-1-2014. Der skelnes mellem to typer selektivitet — absolut og relativ. Hvis beskyttelsens funktion er koordineret således, at den kun udløses inden for den beskyttede zone, indikerer dette dens absolutte selektivitet.

Under disse omstændigheder bliver den maksimale selektivitetsstrøm den samme som den maksimale afbrydelsesevne for den nedenfor placerede afbryder.

Udløsning i form af reserve, når der ikke er sket afbrydelse på det problematiske afsnit, kaldes relativt selektiv beskyttelse. I dette tilfælde sker der afbrydelse af de ovenfor placerede afbrydere.

I tilfælde af overskridelse af den indstillede strømstørrelse for afbryderen, dvs. ved fravær af store overbelastninger, virker selektiv beskyttelse praktisk talt ufejlbarligt. Det er meget sværere at opnå dette ved kortslutninger.

Data om virksomhedens produkter placeres på apparatets kabinet og på deres hjemmesider. Det er vigtigt at læse mærkningen af automater korrekt – afbryderforbund dannes kun efter tabeller fra én specifik producent. Det skal bemærkes, at grupper, der er opbygget efter et relativt princip, har et større antal funktioner.

Selektivitetstabeller, som producenterne vedlægger deres produkter, letter opgaven. Ved at anvende dem skabes grupper med udløsningsselektivitet.

Bogstavet 'T' i tabellen angiver fuldstændig selektivitet for et par apparater, mens et tal angiver delvis selektivitet. Når den forventede grænseværdi for kortslutningsstrømmen er mindre end det tal, der er angivet i tabellen, vil selektiviteten være sikret.

For at kontrollere selektiviteten mellem en overordnet og en underordnet automat finder man skæringspunktet mellem lodret og vandret. At sikre selektivitet er en meget vigtig opgave ved strømforsyning til forbrugere af en særlig kategori.

Ved manglende selektivitet kan der ske stop af produktionsprocessen, beskadigelse af ledninger, nedlukning af aircondition-, røgsugnings- og andre systemer.

Typer af selektive tilslutningsdiagrammer

Ud over absolut og relativ selektivitet findes der yderligere 7 typer af selektiv beskyttelse:

• zone;
• tidsstrøm;
• energi;
• tidsbaseret;
• fuldstændig;
• delvis;
• strøm.

For at opnå den krævede selektivitet for elnettets automatbeskyttelse med automatiske afbrydere anvendes forskellige metoder. Men under alle omstændigheder er det vigtigt at installere afbryderen korrekt i overensstemmelse med det valgte skema og installationsreglerne.

Type #1 — fuld og delvis beskyttelse

Fuldstændig beskyttelse betyder, at hvis et par automater er forbundet i serie, vil forekomsten af overstrømme forårsage udløsning af den, der er placeret tæt på fejlzonen.

Delvis beskyttelse fungerer efter samme princip som fuldstændig, men først efter at strømmen har nået en fastsat tærskelværdi.

Udløsningsselektiviteten, som sikres af automaterne (A og B), består i, at en kortslutning, uanset hvor i elinstallationen den opstår, vil blive afbrudt af den nærmeste afbryder, der er placeret over dette punkt. De resterende enheder udløses ikke.

Hvis selektiviteten er sikret op til den mindste af de to strømstørrelser for de to afbrydere, er der grund til at tale om fuldstændig selektivitet mellem dem. I dette tilfælde vil den maksimale værdi af den forventede kortslutningsstrøm under alle omstændigheder være lig med eller mindre end strømstørrelsen for de to afbrydere.

Type #2 — strømtype selektivitet

Hovedindikatoren for strømselektivitet er den maksimale strømgrænse. Værdierne sættes op i stigende rækkefølge fra objektet til indgangen. Virkemåden for denne selektivitet er baseret på samme princip som tidsselektivitet.

Forskellen er kun, at forsinkelsen sker efter strømværdien – når kortslutningspunktet nærmer sig indgangen, stiger kortslutningsstrømmen. Tidsindikatoren for udkobling kan være den samme.

Det kortslutningsbeskadigede område bestemmes ved hjælp af indstillinger for udløsning ved forskellige strømstyrker. Fuld selektivitet kan kun opnås under forhold, hvor kortslutningsstrømmen er lav, og der mellem to afbrydere er udstyr med betydelig elektrisk modstand. I så fald vil kortslutningsstrømmene variere betydeligt.

Denne type selektivitet anvendes hovedsageligt i slutdistributionstavler. Her kombineres en lav nominel strøm med kortslutningsstrøm med høj impedans fra tilslutningskabler.

Denne selektivitetstype er økonomisk, enkel og virker øjeblikkeligt. Dog er denne selektivitet ofte kun delvis, fordi den maksimale strøm normalt er lav.

På billedet ses strømselektivitet med brug af afbrydere. Ved denne type selektivitet er der en forskydning langs strømsaksen af strømkarakteristikkerne for de efter hinanden placerede afbrydere.

Når værdierne Isd1 og Isd2 er ens eller meget tætte, er Is – den maksimale selektivitetsstrøm – lig med Isd2. Hvis disse værdier afviger meget, er Is = Isd1.

Betingelsen for at opnå strømselektivitet er overholdelse af ulighederne: Ir1/Ir2 > 2 og Isd1/Isd2 > 2. I dette tilfælde er selektivitetsmaksimum Is = Isd1.

Ulemperne omfatter også den hurtige stigning i beskyttelsesindstillingerne for høje strømme. Det er ikke muligt at frakoble den beskadigede kæde hurtigt, hvis en af afbryderne viser sig at være defekt.

Ved beregning af beskyttelsesindstillinger for strøm skal de faktiske strømme, der løber gennem afbryderne i automatisk drift, tages i betragtning.

Type #3 — tids- og tidsstrømsvariant

Når der i kredsløbet er en række afbrydere med identiske strømkarakteristikker, men forskellig forsinkelsestid, sikrer de hinanden ved fejl. Den, der er tættest på skadesstedet, udløses straks, den næste efter noget tid osv.

På dette 2-niveau diagram har afbryder «A» en sådan forsinkelsestid, at den sikrer fuld selektivitet med afbryder «B»s karakteristikker.

I tilfælde af tids-strøm selektivitet reagerer beskyttelsesapparaterne ikke kun på strømmen, men også på reaktionens varighed. Ved en given strømværdi udløses beskyttelsen efter en vis forsinkelse, hvor afstanden til kortslutningsstedet er mindre. Den fejlfrie del af installationen forbliver tilsluttet.

På billedet ses en graf over tidsselektivitet med brug af afbrydere. Tids-strøm karakteristikkerne for afbrydere B og A krydser ikke hinanden. De er placeret i trin.

Kombinationen af strøm- og tidsselektivitet øger frakoblingseffektiviteten. Når Isc B < Irm A, er selektiviteten fuldstændig, og udløsningen sker øjeblikkeligt. Den øvre afbryder er forsynet med to indstillinger: Im A og Ii A. Den første er en selektiv strømafbrydelse, den anden er en øjeblikkelig udløsning.

Type #4 — energiselektivitet for afbrydere

Ved energiselektivitet sker frakoblingerne inde i afbryderens hus. Processens varighed er så kort, at kortslutningsstrømmen ikke når at nærme sig sin maksimale værdi.

Tids-strøm beskyttelsessystemet anses for at være kompliceret. Det involverer ikke kun reaktion på strømmen, men også den tidsperiode, hvor det sker.

Med stigende strøm falder afbryderens udløsningstid. Grundlaget for denne type selektivitet er justering af beskyttelsen, så den fra den beskyttede genstands side udløses hurtigere ved alle tærskelstrømværdier sammenlignet med indgangsafbryderen.

Type #5 — zonebeskyttelsesdiagram

Zonemetoden er kompleks og dyr, så den anvendes hovedsageligt i industrien. Så snart tærskelstrømværdierne når maksimum, sendes data til kontrolcenteret, og den valgte afbryder udløses. Et elektrisk net med denne type selektivitet omfatter specielle elektroniske udløsere.

Når en fejl opdages, sendes et signal fra den nedre afbryder til den øvre enhed. Den første afbryder skal reagere inden for et sekund. Hvis den ikke reagerer, udløses den anden.

Sammenligner man denne type selektivitet med tidsselektivitet, kan man se, at udløsningstiden i dette tilfælde er meget lavere — nogle gange hundredvis af millisekunder. Både procentdelen af indgreb i systemet og procentdelen af skade reduceres. De termiske og dynamiske påvirkninger på anlægsdelene mindskes. Antallet af selektivitetsniveauer stiger.

Når strømmen, der løber gennem beskyttelsesanordningerne, når en større værdi end deres egne indstillinger, sendes et blokeringssignal fra hver afbryder til beskyttelsen på et højere niveau.

Ved zoneselektivitet udløses beskyttelsen på forsyningssiden, hvis man tager kortslutningsstedet som udgangspunkt. Indtil afbryderen udløses, overvåges det, at beskyttelsesanordningen på belastningssiden ikke afgiver et tilsvarende signal.

Men en sådan selektivitet kræver tilstedeværelsen af en ekstra strømkilde. Derfor er den rationelle anvendelse af denne type selektivitet systemer med høje kortslutningsstrømsparametre og betydelig strømstørrelse. Sådanne er koblings- og fordelingsapparater, der er placeret på siden af belastningen fra generatorer, transformatorer.

Beregning af selektivitet for afbrydere

Kyndig valg af afbryder og korrekt indstilling er grundlæggende princip for overholdelse af selektivitet for automatsikringer. Selektivitet for en afbryder tæt på kilden garanterer opfyldelse af kravet: Iso.posled ≥ Kno ∙ I k.pred.

Her er Iso.posled — sådan en strømstørrelse, efter hvilken beskyttelsen udløses. I k.pred — kortslutningsstrøm i slutpunktet af zonen, som dækkes af afbryderen, der er placeret langt fra strømkilden. Kno — pålidelighedsfaktor. Dens størrelse afhænger af parametrenes spredning.

Afbryderens nominelle værdi for kredsløbet vælges ikke kun ved beregning, men også ved hjælp af en sådan tabel, baseret på kablers tværsnit i diagrammet

Oplægget t_s.o.sidste ≥ t_k.pred. + ∆t demonstrerer selektivitet i tilfælde af tidsjustering af AB. t_s.o.sidste, t_k.pred. — tidsintervaller for udløsning af afbrydere, der befinder sig langt fra strømkilden og tæt på. ∆t — en parameter, der hentes fra kataloget og angiver tidsmæssig grad af selektivitet.

Kort over selektivitet og regler for oprettelse

Tidsstrømkarakteristika for alle enheder, der er inkluderet i det elektriske netdiagram, vises på selektivitetskortet. Formålet med dets udarbejdelse er at maksimere beskyttelsen af afbryderne. Grundlaget for afbryderbeskyttelse er princippet, hvor afbrydere forbindes efter hinanden strengt i serie.

Der er en række regler, der er obligatoriske ved oprettelse af et selektivitetskort:

1. Anlæg skal have én spændingskilde.
2. Alle vigtige beregningspunkter skal være godt synlige. Med hensyn til dette krav skal skalaen vælges.
3. På kortet angives beskyttelsesegenskaber, minimale, maksimale kortslutningsparametre i systemets punkter.

Ofte overtrædes designstandarderne, og selektivitetskort mangler i projekterne. Dette kan føre til afbrydelser i strømforsyningen til forbrugerne.

På kortet tegnes karakteristika for afbrydere, der er forbundet efter hinanden i serie. Selve diagrammet opbygges i akser

Kortet giver et komplet billede af indstillingskoordineringen. Det giver mulighed for at sammenligne afbrydernes arbejde ud fra en egenskab som selektivitet.

Tids-strøm karakteristikker er grundlaget for at opbygge selektivitetskort for strømbeskyttelse i form af automatsikringer, men også for andre typer: sikringer, relæer. Normalt indeholder et kort karakteristikker for 2-3 automatsikringer. På abscisseaksen afsættes strømstørrelsen i kV, og på ordinataksen afsættes tiden i sekunder.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Fejl ved drift af automatsikringer og deres afhjælpning:

Tegning af selektivitetskort ved hjælp af et specialprogram:

Pålidelig og sikker brug af elektriske ledninger er umulig uden hensyntagen til selektivitet af automatsikringer. Ved at kende de grundlæggende punkter for at skabe selektiv beskyttelse kan man kompetent udvælge udstyr til sit tekniske projekt.

Arbejder du professionelt med elinstallationer og ønsker at supplere ovenstående materiale? Eller har du bemærket en uoverensstemmelse eller fejl i denne artikel? Eller måske ønsker du at stille et spørgsmål til vores eksperter? Skriv venligst dine kommentarer i boksen nedenfor.